缔合新型清洁压裂液原理与应用ppt课件.ppt

1 缔合新型清洁压裂液原理与应用 2 引言 新型压裂液是其原理 材料 压裂液体系 应用技术 效果 与传统的胍胶压裂液不同的压裂液技术 约二十年前开始研究它的最初目的并非要全面取代传统的胍胶压裂液 只是想解决胍胶压裂液不能解决或不能很好解决 而又必须解决的技术难题 3 目前低渗 特低渗储量的经济开发及深部复杂油气藏的高效开发 对压裂液有越来越高的要求 破胶后无残渣 低伤害 清洁压裂液 要求压裂液抗更高温度 例如 180 更好的抗剪切稳定性更低的摩阻 更大的减阻率 可用无机盐溶解加重 4 一 现有的交联瓜胶压裂液体系及应用技术很难满足这些要求 5 为满足压裂液对压裂砂悬浮和携带及有利于造缝的需要 压裂液必须具有必要的有效粘度 对于水基压裂液是依靠水溶性高分子 天然高分子 改性天然高分子 合成高分子 来建立其粘度 但由于其分子结构 分子量 线型分子链 决定了它在高温 高矿化度油藏条件下很难具有所需的有效粘度 因此被迫采用交联的办法来提高有效粘度以达到携砂和造缝的要求 所以交联技术是压裂液技术的基础和必要条件 长期以来也一直是压裂液技术发展的重要内容和方向 6 常用水溶性高分子 合成高聚物 如HPAM类 其自身不溶物很低 0 2 性能较易调控 但其抗温 抗盐 抗剪切能力差 而且其分子结构比较简单 能发生交联的官能团弱 不易发生交联 进行交联所需技术复杂 所以采用不多 天然高分子及其改性产品 如各种改性胍胶 其组成复杂能发生交联的官能团多 易发生交联反应 故成为国内外压裂液主要增稠剂 其中以胍胶最好 但其本身含有较多的不溶物 8 10 因此通过化学改性降低其不溶物含量及增加它的增粘能力是压裂液技术发展的另一个重要内容 7 每个胍胶聚合物分子上至少有35000个可与交联剂发生反应的羟基团 最可能出现的交联型式为分子间交联 图3 加入交联剂后在聚合物分子间形成了共价键类的交联键 足够的交链作用使体系形成化学网络结构 不可逆冻胶 使压裂液的携砂性能得到提高 因此控制交联作用类型 程度 速度是压裂液技术发展的重要内容 8 国内外压裂液常用的羧甲基胍胶 CMG 羟丙基胍胶 HPG 羧甲基羟丙基胍胶 CMHPG 改性田菁胶 硼 钛 锆交联 魔芋胶等不同类型压裂液 改性的目的增加亲水性从而提高增粘效果和交联能力 同时使其自身残渣含量已降低到2 如超级胍胶 对地层的伤害也大幅度降低 在国内外得到了广泛地应用 目前国外采用超级胍胶代替HPG己成发展趋势 已占70 以上 我国才刚起步不久 但其不溶物 残渣 仍不能忽视 9 压裂液必须通过交联作用才能实现其基本要求 为此最好使用天然高分子改性产品 如最常用的各类改性胍胶 则交联作用和天然高分子不断改性一直是压裂液技术的主要内容和发展方向 但又必然导致 残渣不可能消除摩阻很难再大幅度减少抗温超过150 有困难 达到180 需专门研究 抗剪切能力很难再提高 10 残渣的来源有二 压裂液增稠剂本身的不溶物 交联作用促进不溶物的产生 它们虽经破胶也不能消除 所以目前国内外所用水基压裂液都存在残渣的伤害问题 一是指残渣对地层的堵塞损害 二是指残渣对支撑剂充填层的严重堵塞 从而导致人造裂缝导流能力因此而大幅度下降 渗透率下降80一90 以上 造成压裂液难以有效反排 低的只反排出30 一40 且难以解决 从而大大降低压裂的效果 甚致完全失效 因此消除残渣及其伤害是目前压裂液技术发展的必然趋势 11 抗温超过180 很困难 胍胶主链联结健为醚健 0 150 左右发生明显降解而断裂 各种改进措施 改性 交联 抗氧剂 效果有限 12 摩阻很难再大幅度减少交联的目的是大幅度提高粘度 且为不可逆过程 而降摩阻需要降粘度二者的矛盾性决定了摩阻很难进再大幅度减少 抗剪切能力很难提高剪切 泵送 流动 必会使交联健受到一定程度的破坏 否则流不动 速梯越大 时间越长破坏越大 而为保持粘度必须保持应有的交联度 这二者矛盾决定它抗剪切能力很难提高 13 二 一种压裂液新原理及新型压裂液 14 解决此问题的思路之一 1 基本设想 采用本身抗温能力 抗盐能力 抗剪切能力 增粘能力强 且无 极少 不溶物的水溶性高分子作增稠剂 同时 不交联就能使溶液有效粘度达到压裂施工的各项要求 关健 这在原来作不到 但现在其它学科和技术的发展使它己成为可能 15 2 有助于压裂液技术发展的相关学科的新进展 1 由现在结构流体流变学相关理论 溶液结构流体有效粘度的构成 聚合物分子链在溶液中的流体力学尺寸的大小 它随温度 矿化度的提高而急剧下降 高分子链间非共价健力相互作用的强弱及其状态 它随温度 矿化度上升或下降或下降不多或不下降或反而上升 可以调 控 则此溶液有效粘度等于这两部份的和 即 有效粘度 非结构粘度十 结构粘度 16 结构流体 流体 分散体系 溶液 中分散相微粒或溶质分子间相互作用 结合 而形成佈满整个体系空间的随剪切速率的增减而可逆变化三维结构 常见的结构流体有 固相在液相中的多级分散体系 石油工程中钻井液是其典型 具有超分子结构的聚合物水溶液 它们不需交联自身的有效粘度就可能达到很高 而且其结构可以调 控 17 根据结构流体流变学原理这类流体必然具有 有效粘度大大提高 有效粘度 非结构粘度十 结构粘度 抗温 抗盐 抗剪切降粘 剪切稀释性 触变性 动 静屈服值 粘弹性 因此假若能把溶液作成结构性流体就有可能实现这个设想 18 2 新兴的超分子化学与超分子结构溶液理论与实践 超分子化学是研究 溶液中多个分子通过非共价键作用 缔合 而形成 超分子 聚集体并具有其特定结构 超分子结构 和功能的科学 是近十多年发展起来的一个新兴交叉学科 超分子聚集体水溶液有可能形成结构流体 我们的研究己经从理论到实践解决了这个问题 19 根据溶液流变学理论 流体的悬浮 携带能力主要由流体的静 动屈服值 相当于结构粘度 所决定 因此屈服值比有效粘度对其携带能力的影响更大 根据流体粘弹性理论 流体悬浮 携带能力主要由其储能模量 弹性 决定 而从其微观作用机理本质上讲这都是由结构流体 溶液 中溶质分子链间缔合作用形成的超分子结构状态所决定 因此 有效粘度己不能准确表示流体 溶液 的携带能力 而其静 动屈服值 相当于结构粘度 或储能模量 弹性 更准确 3 关于流体的悬浮和携带能力 20 我们工作的关键是如何利用这新兴的超分子化学相关理论和实践来获得具有我们所需要功能 不交联就具有足够的悬浮 携带能力和其它优良性能 的超分子结构水溶液 用来解决现有的交联冻胶压裂液不能解决的重大需求或取代现有的交联冻胶压裂液 21 3 国外清洁压裂液研究成功实践的启示 清洁压裂液 又称无残渣压裂液 水基压裂液破胶后无不溶物 残渣 或不溶物极低 测不出 的压裂液 这类清洁压裂液采用特种表面活性剂作 稠化剂 在此表面活性剂溶液中形成类似于交联聚合物一样的网络结构 使溶液具有必要的有效粘度和粘弹性 将这些特种表面活性剂称为粘弹性表面活性剂 简称 VES Viscoelasticsurfactant 该压裂液配制容易 施工简单 摩阻小 携砂能力强 施工效果良好 22 由Schlumberger公司开发的清洁压裂液 其商品名ClearFrac VES压裂液所用的季胺盐类阳离子表面活性剂在盐水中形成的胶束呈蚯蚓或长圆棒状 异形胶束 相互之间高度缠结 形成了网络状胶束 微观上类似于常规的交联长链聚合物网状结构 具有粘弹效应和高的有效粘度 使液体具备优良的悬砂和携带性能 而一般表面活性剂中形成的胶束为球状 圆盘状 没有也无法形成网络状结构 不能使溶液增粘 23 VES压裂液作用原理 在水中特种表面活性剂随着浓度增加形成棒状胶束结构 利用烃类有机物增溶到胶束中并使其分裂而破胶 McBain小胶团 C CMC Hartley的球形胶束 C CMC Debye的腊肠式棒状胶束 C 10CMC 棒状胶团六角束 C继续增大 24 VES溶液无残渣 测不出 填砂管试验发现 VES压裂液携砂充填层的渗透率的保留率大于90 伤害率只10 比使用胍尔胶压裂液时充填层的渗透率的保留率约20 伤害率达80 大得多 压裂效果也好得多 达到清洁压裂液要求 显然 从本质上讲这是一种 未交联 溶液 而且是一类典型的 超分子聚集体 溶液体系 完全不同于现行的交联压裂液凝胶体系 这一段实践完全证明 超分子结构 原理应用于压裂液技术的正确和成功 我们1995年左右就已开始利用上述原理进行这种非交联新型压裂液方面的研究 25 研究进展 建立并验证一种新的非交联建立高有效粘度的结构溶液理论 用于压裂液的 分子缔合作用形成超分子聚集体的结构流体的理论 1993年 2000年 26 利用新兴的超分子化学与超分子结构溶液理论与实践和结构流体流变学相关理论与实践 结合压裂液对流变性的特殊要求 提出并建立了 分子缔合作用形成超分子聚集体结构溶液来满足压裂液对流变性特殊要求的理论 27 溶液中的高分子链由分子间力作用 缔合 形成随速梯增减而可逆变化的超分子聚集体 由这些超分子聚集体相互结合形成布满整个溶液空间的三维网状结构 见下面原子力显微镜照片 从而使溶液成为一个典型的结构流体 缔合聚合物溶液 1000mg L 视场3微米 HPAM溶液 2500万分子量 1000mg L 视场3微米 28 根据结构流体流变学原理这类流体必然具有 有效粘度大大提高 高 有效粘度 非结构粘度 结构粘度 抗温 抗盐 可以出现盐增稠 温增稠现象 抗剪切降解 剪切稀释性 高有效粘度而低摩阻 动 静屈服值 悬浮 携带能力 粘弹性 悬浮 携带能力 以上各种性能都可按要求通过分子结构设计进行调控 因此无需交联 这类溶液的有效粘度和携带能力就可能完全解决 而且还具有能更好满足压裂施工要求和压裂技术发展的优良性能 29 根据这种理论设计 研制 生产出这种新型的压裂液增稠剂系列产品 2000年 现在 30 根据这种理论 按照压裂技术的要求 全面评价了这类新产品 证实了用作压裂液的可行性 并利用这种新产品建立了相应的应用技术 2006年 在油田进行了大量现场试验 2005年 现在 取得重要进展 31 综合应用上述超分子化学 溶液物理化学 结构流体流变学理论及其应用的新进展 我们己经能够设计 研制出具有特殊分子结构的新化学剂 它们在溶液中分子链能自动缔合而形成多个分子的结合体 即超分子聚集体 它们随速梯变化而可逆变化 由它们 随着其浓度增加 进而形成布满整个溶液空间的超分子空间纲状结构 成为典型的结构 溶液 流体 即它是缔合 非交联 型结构流体 而胍胶压裂液是交联型结构流体 新型压裂液性能作用原理 32 依靠分子链间缔合作用形成超分子聚集体进而形成结构 溶液 流体的几种可能模型 1 以长链高分子主链为骨架 侧基为 臂 进行结 缔 合 2 长链高分子中有的链节上带有比该链节长得多的可以形成缔合键的侧基 3 主链呈球形 外围有较长的可以相互结 缔 合的侧基 4 长链高分子间依靠同时与另一种分子缔合而结合形成结构 5 不同种类聚合物分子间的缔合 6 低分子缔合形成不规则链团 二次结构 再由它们形成结构 三次 四次结构 VES清洁压裂液即此原理 7 星型结构 33 新型压裂液新原理 1 在理论上 利用结构流体流变学的相关理论及其流体悬浮与携带原理来解决无需交联的压裂液就能具有足够的有效粘度和优良的携砂能力和其它优良性能 避免交联带来的问题 不交联的结构流体溶液即可 2 利用超分子化学理论设计 研制出能利用分子链间缔合作用形成超分子聚集体结构从而形成具有以上功能的结构流体 溶液 的化学剂 增稠剂 及其溶液体系 压裂液 和应用技术 故称之为 非交联缔合结构型压裂液 与胍胶压裂液外观一样 流变特性类似 功能类似 但化学 原理作用机理 完全不同 34 流动试验回路原理图和使用高速摄像可观测压裂液和砂粒在其中的流动特征 新型压裂液的 悬浮能力和携砂能力 评价 35 双试验段流动测量回路实验架 西安交大 36 矩型裂缝实验裝置 充满压裂液 37 砂粒 20目 沉降速度随压裂液表观粘度的变化关系 38 不同粘度下砂粒的沉降过程 流速0 26米 秒 瓜胶压裂液sag 130压裂液 时间 秒 沉降距离 mm 39 砂粒沉降轨迹的比较 流速0 26米 秒 平移距离 m 沉降距离 mm 40 结论 随着表观粘度增加两类压裂液的携砂能力及悬浮能力都随之增加 即降沉速度降低 2 无需 没有 交联的超分子聚集体结构性水溶液其携带能力完全能达到和超过常用胍胶 交联 压裂液 3 当表观粘度相同时 新型压裂液的悬浮能力及携带能力总大于常规瓜胶压裂液 较低粘度的新型压裂液可以比更高粘度的常规胍胶压裂液有更好的携砂能力 携砂能力主要由流体结构性参数 粘弹性大小 静 动屈服值决定 由溶液内部的结构强弱决定 应改进现用标准 4 我们设计 研制的无交联压裂液的携砂能力及悬浮能力完全能达到予期目的 41 新型压裂液性能评价 1 高效增粘 抗盐性 盐增稠 溶液不交联表观粘度随浓度增大而大幅度增大 2 KCL的对粘度影响不大 而且出现盐增稠现象 表观粘度 mpas 百分浓度 溶液粘 浓曲线 60 溶液 溶液 2 KCL 42 2 特殊的流变性 由结构流体本质所决定 抗剪切性 常规交联压裂液由于其交联作用的不可逆性 则其有效粘度必然随剪切速率增加和剪切时间增长而不断下降 而结构性流体由于其结构随剪切作用而可逆变化 则当剪切 速率 作用一定时 其结构将达到与该剪切速率平衡的状态 则其有效粘度不再随剪切时间增长而变化 长期保持恒定 必然表现出优良的抗剪切性 43 压裂液粘度 时间曲线 140 GRF 1H0 75 GRF 20 35 0 3 GRF 3 0 3 ZJFA 1 耐温 耐剪切性能评价 现场应用体系 压裂液粘度 时间曲线 140 GRF 1H0 80 GRF 20 40 0 3 GRF 3 0 3 ZJFA 1 通过不同配方的非交联压裂液高温流变实验表明 该压裂液体系在140 条件下具有良好的耐温 耐剪切性能 压裂液抗剪切性能 44 胍胶压裂液冻胶经管路剪切前后形态对比 非交联压裂液经管路剪切前后形态对比 不同压裂液体系剪切前后形态对比 经过相同的管道剪切流动后 胍胶压裂液的冻胶形态受到破坏且其表观粘度大幅降低 而非交联压裂液仍然保持了原状和较高的粘弹性 45 剪切稀释性 随流动速梯增加粘度下降 是结构性流体固有的特性 因此能很好解决在保证良好携砂的前题下大幅度降低流动阻力 达西 韦氏摩擦系数与流速的关系曲线 91 试粉剂的质量含量0 5 46 实验使用自制流动回路摩阻测试系统 该装置由输送泵 流量计 压力传感器 空压机 数据采集系统 电脑主机以及不同直径的测试管路所构成 更低的摩阻摩阻性能评价 摩阻测试实验装置示意图 a 测试设备 47 室内摩阻测试表明 非交联压裂液摩阻低于胍胶压裂液冻胶 b 室内摩阻性能 非交联压裂液配方 GRF 1H0 80 GRF 20 40 0 3 GRF 3 0 3 ZJFA 1 0 3 ZJF 1高温压裂液配方 0 5 高温压裂增稠剂 0 35 高温交联剂 0 3 防膨剂 0 31 高温促进剂 0 3 助排剂 48 压裂液摩阻实验表明 非交联加重压裂液没有因为加重而增加摩阻 有助于发挥盐加重压裂液的作用 49 流变参数 由图解法求得含主剂0 50 及辅剂0 015 新型压裂液满足幂律方程 且有很低的n值和较高的K值 与常规高分子交联压裂液一样 也显示屈服应力 测定其屈服应力 y为9 4Pa 具有较高的稠度系数和屈服应力及低的流动特征指数 且温度影响不大 表3 1压裂液的流变参数 注 KCl2 主剂0 7 辅剂0 018 50 压裂液在高达120 130 高温条件下获得了比较高的屈服力 预示了该体系在低流速下仍有携带能力和静置较强的悬浮性 屈服应力 120 130 51 压裂液粘弹性动态特征 从图可知 随着扫描频率的逐步增加 压裂液的储能模量G 和复合模量G 增加 而损耗模量却几乎不变 整个试验过程中弹性明显地大于粘性 即其粘弹性更强 52 胍胶压裂液的储能模量G 和复合模量G 表观粘度Pa S0 0110 0210 0300 0560 1080 200储能模量 G 3 2012 6020 1026 4029 5031 60复合模量 G 3 212 7020 2026 5029 7031 70 新型压裂液的储能模量G 和复合模量G 53 压裂液的滤失对比 滤纸测定 滤失特性 略逊于胍胶压裂液 滤纸测定 54 非交联压裂液岩心基质滤失系数达到10 4级 与胍胶压裂液相当 压裂液基质滤失实验数据 岩心基质滤失性能 压裂液静态滤失仪示意图 非交联压裂液是一种特殊的粘弹性流体 在孔隙变截面处的拉伸流动中存在储能过程 具有较高的局部阻力和渗流阻力 而牛顿型和幂律型流体在拉伸流动中无储能过程 局部阻力和渗流阻力相对较低 因而非交联压裂液在渗流介质中的滤失低于一般流体 55 新型压裂液容易破胶 破胶后的粘度合符要求 注 主剂0 6 辅剂0 015 其他为主剂0 5 辅剂0 013 56 新型压裂液破胶液的表面和界面张力 25 94 破胶液表界面张力测试结果表明 不同配比压裂液破胶后表面活性不同 通过配方调整 破胶液的表面张力可以降到合符标准要求 28 mN m 57 图3 20HPG压裂液新型压裂液 极低残渣与很低伤害 58 非交联压裂液残渣含量 1 左 2 右 破胶液展示 胍胶压裂液破胶液中残渣含量 标准 600mg L 而非交联压裂液破胶液残渣含量仅为8 9mg L 显示了良好的清洁特性 残渣含量测定 59 新型压裂液与胍胶压裂液的滤液对岩心伤害比较 60 支撑充填层流动伤害试验结果对比 图3 21胍胶压裂液伤害 90 图3 23新型压裂液伤害 10 对支撑剂充填层的伤害 10 对支撑剂充填层的伤害 90 61 胍胶压裂液破胶液对支撑充填层的影响 清洁压裂液破胶液支撑充填的影响 62 防腐稳定性 这种压裂液不受细菌的侵蚀 这种溶液的防腐效果良好 放置一周仍未变质 对现场施工极为有利 63 抗温性与抗盐性 结构性流体的流变性从本质上具有抗温和抗盐的因素 因此合理的分子结构就能得到抗高温 理论上可达200 220 压裂液 而无需交联 同理也可用于各种盐水也同样无需交联 小结新型结构性流体压裂液无需交联的流变特性就能达到传统压裂液交联后的效果 而且可能比传统压裂液交联后具有抗温 抗盐 抗剪切 更低摩阻的特点 而且无残渣 64 现场试验 2005 2012年10月我们已在8个油田30多个地区 不同地层 包括煤层气 进行现场应用385井次 尚有塔里木 大庆 吐哈 延长 等油田正在进行中 65 施工井段 610米 4655米 井温30 153 液量60 2000方 砂比20 27 单井最大加砂规模 120方 排量3 6方 分 直井常规压裂 分层压裂 水平井分段水力喷射压裂 水平井大型 分段 压裂 煤层气滑溜水压裂 煤层气压裂液压裂 碎屑岩滑溜水压裂 低压气藏清洁氮气泡沫压裂 现场施工大都很正常 顺利和成功 其特点和规律己基本摸清 66 1 这种新型非交联溶液完全可以作为压裂液 很好满足各类常规压裂作业的要求 2 只要选层正确 设计合理其清结无残渣特性能大大降低压裂对储层和裂缝导流能力的伤害作用 增产效果明显 例1 2005年9月 2007年5月 在濮城油田 文南油田 卫城油田6口井的现场应用 在现场施工达到120 施工成功率100 并取得了良好的增产效果 证实了这种新型的压裂液良好的性能及适用性 67 濮65 9井2005年2月2日采用GRA压裂液 压裂沙二上71 2砂组 井段2512 9 2535 5m 地层温度 83 5 压后日产液4 2m3 日产油1 1t 日产气432m3 压裂无效 新型压裂液施工获得圆满成功 初期日产液15m3 日产油12 7t 日产气2280m3 一直稳产6 12 3t d之间 平均日产油8 3t d 含水10 20 常规压裂每方砂增油0 06t d 新型压裂液每方砂增油0 83t d 14倍 文99 2井平均单层厚度只有1 2m 产量低 0 5t d 改造难度大 本次压裂层段S2下4 3 5 层 2958 6 2969 6m 温度120 c 已进行压裂无效果 本试验压裂液主剂0 3 辅剂0 03 总用液量135 2m3 破裂压力59MPa 加砂压力39 3MPa 加粉陶1 8m3 中陶12m3约17吨 平均砂比26 4 初期日产液11 5m3 日产油7 3t 压前日产油0 5t 含水10 69 濮2 394井与邻井效果对比 该井于2007年6月16日压裂以后能够自喷生产 日产油量稳产在7t 而含水只有25 左右 其压裂效果好于邻井濮3 308井 而濮3 308井 井距200m 于2007年4月11日压裂本套目的层 压后 38泵生产 日产液12m3 日产油1 7t 70 例2 大庆2007年在敖南试用压裂9口井 30层 施工顺利 成功 结果与该地区常规压裂相比平均产液强度提高60 平均产油强度提高53 3 渗透率500md以下地层不加专门的降滤失剂作业顺利 正常 71 例3 2011 2012年5月 新型压裂液项目总共在青海油田 外围 施工 120井次 井段 1100米 2200米 最高温度 80 其中 水力喷射 2口 大型 分段 压裂5口 最大加砂规模 120方 南VH10 1 水平井水力喷射分5段 施工过程顺利 100 成功 施工后增产效果良好 常规压裂比胍胶压裂液平均单井日增油多2吨以上 分段压裂 5段以上 比胍胶压裂液平均单井日增油多5吨以上 正在该地区全面使用 现己达220井次 72 3 现场施工表明降阻效果十分明显 卫侧214井压裂施工曲线 卫侧214于2007年4月15日施工 N80 89mm外加厚油管注入 泵注前置液75m3 携砂液70m3 总液量157 7m3 加0 09 0 224mm陶粒1 2m3 0 45 0 9mm陶粒15m3 平均砂比21 4 破裂压力66 5MPa 加砂压力24 1MPa 排量3 8m3 min 停泵压力14 1MPa 压裂液进入井筒后泵压直线持续下降 到达孔眼后才停止 降阻效果十分明显 常规胍胶压裂液的压力曲线 73 4 通过近二十年理论研究 实验研究 现场应用研究的多次 轮回 完全证明 分子缔合作用形成超分子聚集体结构流体的理论 及用它来指导新型压裂液增粘剂分子结构设计及产品研发正确 可行 所设计 研制 生产的新型压裂液增粘剂产品完全实 适 用 所建立的各类压裂液体系及其应用应用技术成功 可行 是一种可抗更高温度 更抗剪切 更低摩阻的压裂液 而无残渣是其必然结果 建立和掌握了一种水基压裂液新的原理和研制方法 为研发能满足各类压裂技术不断发展需要的新压裂液提供了必要的理论支持和实验依据 74 5 通过现场试验发现了一系列问题和缺陷 产品溶解性较差 不利于现场配制应用 产品用量偏高使压裂液每方成本难以降低 高温配方压裂液常温粘度过高 影响现用设备上水 压裂液表观粘度低于胍胶压裂液标准要求 现场不易接受 针对这些问题 经过7 8年的现场实践和反复研究 问题己初步解决或己有解决的办法 产品不断改进 应用技术不断完善 相关标准与作业规范己初步建立 产品己可定型 技术也已基本成熟 75 三 今后的发展方向和主要工作内容 发展方向 1 成为压裂液的一个主要类型 可以全面取代胍胶 全面消除2012年胍胶涨价的负面影响 2 解决现用胍胶压裂液不能很好满足的的更高要求 3 满足非常规储层体积改造需要的新型压裂液 重点解决大液量 大排量 问题 76 关于替代胍胶的问题 本项研究的目的不是直接取代胍胶 原来没必要 而是解决胍胶不能很好解决的压裂液技术发展的难题 由于众所周知的原因 取代胍胶成为必须 现在已取得的研究成果表明 要用它完全取代胍胶在技术上已基本成熟 近一年来由 改性胍胶25000元 t 40000元 t上涨到140000元 t 190000元 t 疯狂 极不合理 国内 外同样 这是需求增加供应紧张 生产周期长 季节性强 及人为操纵所至 而且价格我国无法控制 回归合理后也不可能回到原位 目前约7 8万 t 取代胍胶己成全行业的共识 成为石油行业的迫切企望 78 1 取代胍胶的目标要求 产品及压裂液性能以超级胍胶为替代目标 其要求为 适用温度 30 150 适用范围及应用效果与超级胍胶相同 增粘率不低于超级胍胶 抗剪切能力不低于超级胍胶 减阻率不低于超级胍胶 无残渣 清洁 应用技术容易掌握 环境友好 研究成功全面推广后每方压裂液成本最终回归到我国2011年涨价前胍胶 HPG 压裂液水平 同条件 消除2012年胍胶涨价的负面影响 79 2 暂行标准 目前参照胍胶压裂液标准SY T6376 2008 除去不必要的内容 执行 技术完全成熟后再制定更适用于它的标准 80 81 3 压裂液体系 压裂液体系由 基础配方 专用添加剂 降滤失剂 特殊储层保护剂 防剂 转向剂 组成 基础配方 30 150 缔合结构型增稠剂 GRF 1 0 20 0 65 流变促进剂 0 05 0 30 粘土稳定剂 2 KCL 破胶剂 助排剂 破乳剂 流变促进剂 通过对溶液内超分子聚集体结构的形成 大小 强度的调控来增加或降低体系的表观粘度 并适当增加储能模量 基础配方 中缔合结构型增稠剂参考用量 82 GRF 1 0 30 GRF 20 075 KCl2 GRF 1 0 45 GRF 20 075 KCl2 GRF 1 0 50 GRF 20 075 KCl2 GRF 10 65 GRF 20 1 KCl2 83 4 压裂液每方成本 回归 规模化生产后 压裂液性价比优于2012年涨价前超级胍胶 每方液体性能达到和超过超级胍胶水平 而其每方液体成本最终 基本 回归到2011年涨价前胍胶 HPG 压裂液水平 同条件 基础配方 压裂液每方成本 估算 84 5 两种压裂液对比 原理比较 胍胶压裂液 以共价健交联为核心 形成的不可逆 冻胶结构 成为压裂液体系各种性能的微观基础 携带 悬浮能力依靠表观粘度 氧化降解破胶 缔合结构型压裂液 以分子间缔合作用形成超分子聚集体结构 非交联 为核心 形成的 非交联 可逆 冻胶结构 成为压裂液体系各种性能的微观基础 故可称为非交联缔合结构型压裂液 携带 悬浮能力依靠结构性流变参数和表观粘度 氧化降解破胶 二者外观一样 材料比较 胍胶压裂液 易于交联的分子结构复杂的改性天然高分子 缔合结构型压裂液 具有合符要求的缔合作用的水溶性合成高分子 85 标准配方比较